Polytéréphtalate d'éthylène

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Poly(téréphtalate d'éthylène)
Image illustrative de l’article Polytéréphtalate d'éthylène
Structure du poly(téréphtalate d'éthylène)
-[O-(CH2)2-O-CO-pPh-CO]n-
Identification
Nom UICPA poly(oxyéthylène oxytéréphtaloyle)
Synonymes

PET
Mylar
Lumirror

No CAS 25038-59-9
No ECHA 100.121.858
SMILES
Propriétés chimiques
Formule (C10H8O4)n
Propriétés physiques
T° transition vitreuse 70 °C[1]
T° fusion 245 °C
Paramètre de solubilité δ 20,5 J1/2 cm−3/2[2] ;

21,9 MPa1/2[3]

Masse volumique 1,34–1,39 g cm−3[4]
Conductivité thermique 0,15 W m−1 K−1[4]
Propriétés électroniques
Constante diélectrique 3,25 (1 kHz, 23 °C)
3 (1 MHz, 23 °C)
2,8 (1 GHz, 23 °C)[5]
Propriétés optiques
Indice de réfraction  1,57–1,58[4]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
modifier Consultez la documentation du modèle
Code d'identification de la résine PET.

Le poly(téréphtalate d'éthylène)[6], plus connu sous le nom anglais de polyethylene terephthalate (parfois francisé de manière impropre en « polyéthylène téréphtalate ») ou PET, que l'on trouve également avec l'abréviation PETE, est un polymère de type polyester saturé, par opposition aux polyesters thermodurcissables. Ce polymère est obtenu par la polycondensation de l'acide téréphtalique avec l'éthylène glycol. Un représentant du Conseil américain du plastique (American Plastics Council)[7] explique en 2005 dans le magazine Environmental Health Perspectives que malgré sa dénomination, il n'y a aucune similitude avec le polyéthylène et il ne contient aucun phtalate[8]. Néanmoins, il a été démontré depuis que les produits alimentaires contenus dans des emballages en PET peuvent être contaminés par des perturbateurs endocriniens de type phtalate ou antimoine. Le dégagement de phtalate pourrait être dû aux sources utilisées dans le recyclage de PET et pourrait être plus élevé dans le cas des sodas en raison de leur pH bas. Le dégagement d'antimoine de bouteilles en PET, trouvé dans 132 marques de bouteilles d'eau provenant de 28 pays, pourraient être lié à la température de conservation, comme dans le cas d'une bouteille restée dans une voiture exposée au soleil[7].

Le PET est un plastique pétrosourcé : les monomères utilisés, l’éthylène glycol et l'acide téréphtalique, sont issus de la transformation du pétrole. Il faut 1,9 kg de pétrole brut pour fabriquer 1 kg de PET[9].

Lors de la production du PET, les monomères sont condensés par estérification et la viscosité du matériau augmente progressivement jusqu'à obtenir à la fin de la polycondensation la consistance souhaitée. Ensuite, cette coulée chaude de 250 °C est pressée à travers des buses en barres minces, puis refroidie et réduite en granulés.

Refroidi brutalement, le PET est amorphe et transparent. Un refroidissement lent ou l'adjonction de germes de cristallisation (talc, sulfate de baryum) peut le rendre translucide. Le taux de cristallinité ne dépasse cependant jamais 30 %, contre 60 % pour le poly(téréphtalate de butylène) (PBT)[10].

Par extrusion et étirage sous tension, on obtient à partir du PET amorphe un film aux propriétés biaxiales semi-cristallines. Ce film de très grande solidité en tension, très stable et transparent, très bon isolant électrique, est connu sous les marques Mylar, Melinex et Hostaphan. Quant au PET des bouteilles d'eau gazeuse, il résiste à des pressions élevées de l’ordre de dix bars[11].

La molécule de poly(téréphtalate d'éthylène) s'hydrolyse à température élevée (environ 240 °C), retournant vers une forme à bas poids moléculaire, inutilisable pour un usage habituel. Le polymère doit donc être soigneusement séché, sous vide à 80 °C, avant utilisation[10].
C'est une limitation sévère à son recyclage économique comme matière réutilisable.

De manière plus évidente, le PET s'écrit de la même façon que le pet. Cette concomitence grammaticale avec le prout, accorde à cet élément énormément de Fun!

Utilisations courantes

  • Bouteilles recyclables, le PET est étanche au CO2, d'où son utilisation pour les bouteilles de limonade et autres boissons effervescentes.
  • Bon nombre de cartes de format « carte de crédit » type carte de membre, fidélité, réduction, client, etc. Elles peuvent être aussi en PVC ou en PC (polycarbonate).
  • Rembourrage de peluches, de coussins.
  • Fibres textiles dites « polaires » pour la confection de vêtements (notamment à base de PET recyclé).
  • Emballages résistant au four.
  • Revêtement ajouté sur le papier aluminium pour éviter le contact avec les aliments.
  • Métallisé, lunettes d'observation des éclipses solaires.
  • Films transparents à bas coût pour les applications d'optique (écrans LCD, instruments).
  • Emballages jetables de toutes sortes (boîtes pour les salades, plateaux de présentation, etc.).
  • Plastie ligamentaire et chirurgie reconstructrice.
  • Plaques imprimées puis thermoformées pour la fabrication d'enseignes lumineuses.
  • Chemisage des canalisations en plomb.
  • Plumes pour flèches de compétition.
  • Prothèses cardio-vasculaires.
  • Protection de plateaux de jeux pour flipper.
  • La voile des deltaplanes très performants.
  • Sans danger pour le papier, il est utilisé dans le cadre du projet de préservation des comics.
  • Sur des peaux de batterie, sous forme d'un film fin, disposé afin d'augmenter la solidité et la résistance de la peau.
  • C'est l'un des matériaux utilisés par les imprimantes 3D, avec le nylon ou le PLA.

Utilisation spatiale

Un prototype de voile solaire (LightSail-1) a été déployé avec succès en orbite basse en juin 2015. Ce démonstrateur technologique comportait une voile solaire d'une superficie de 32 m2 (5,6 × 5,6 m) réalisée en Mylar.

Toxicité

Schéma (de principe) de dégradation du PET par la bactérie Ideonella sakaiensis. Expérimentalement, une colonie de cette bactérie a dégradé un fin film plastique de PET en six semaines.

En 2009, des toxicologues allemands alertent sur le fait que le poly(téréphtalate d'éthylène), en raison d'additifs que l'on y ajoute intentionnellement ou non, seraient dangereux pour la santé et porteraient atteinte à la fertilité humaine (des hommes et des femmes)[12]. Cette information a été toutefois démentie par l'Institut fédéral allemand d'évaluation des risques (BfR)[13] et ses résultats fortement critiqués par le professeur Jean-François Narbonne[14].

D'abord l'ensemble des phtalates a été suspecté, avec une présomption plus ou moins forte selon l'avancement des études[15], d'être toxique pour la reproduction, assez forte cependant pour que la Commission européenne ait programmé leur limitation[16] de plus en plus étendue[17]. La toxicité présente a priori un risque pour les seuls bébés, ceux-ci pouvant au cours d'opérations médicales recevoir jusqu'à plus de vingt fois la dose limite de 0,15 g de DEHP par jour pour un kilogramme de leur poids, ainsi que pour les adolescents prépubères en soins intensifs. C'est la façon dont le phtalate est associé au plastique qui fait que celui-ci peut migrer plus ou moins facilement dans l'organisme[18]. Le risque n'est pas avéré avec le PET. Mais comme il est indiqué ci-dessus, le poly(téréphtalate d'éthylène) ne contient aucun phtalate, de sorte que les risques indiqués ne semblent pas s'appliquer.

En 2007, la Suisse reconnait la toxicité du PET pour certains produits d'emballages. Cette toxicité est due à l'un des composants du PET : l'antimoine (sous forme de traces provenant du catalyseur utilisé dans la réaction de polymérisation du PET) qui migre du plastique aux denrées alimentaires, plus facilement lorsqu'il est chauffé[19]. L'antimoine (Sb) est un élément métalloïde utilisé comme catalyseur sous la forme de composés tels que le trioxyde d'antimoine (Sb2O3) ou le triacétate d'antimoine dans la production de PET. Après la fabrication, une quantité détectable d'antimoine peut être trouvée à la surface du produit. Ce résidu peut être enlevé par lavage. L'antimoine restant dans le matériau lui-même peut aussi plus tard encore migrer vers les aliments et les boissons.

L'exposition du PET à l'ébullition ou aux micro-ondes peut augmenter les niveaux d'antimoine de manière significative, éventuellement au-dessus des niveaux de contamination maximaux définis par l'EPA[20].

La limite maximale admissible pour l'eau potable a été fixée par l'OMS à vingt parties par milliard (OMS, 2003) et la limite pour l'eau potable aux États-Unis est quatre fois inférieure (de six parties par milliard)[21]. Bien que selon les recommandations de l'OMS pour les eaux de boissons, le trioxyde d'antimoine soit moins toxique lorsqu'il est pris par voie orale[22], sa présence demeure préoccupante. L’Office fédéral de la santé publique a étudié l’importance de la migration de l’antimoine en comparant les eaux embouteillées en PET et en verre : les concentrations d’antimoine dans les bouteilles en PET étaient plus élevées, tout en restant nettement inférieures à la concentration maximale autorisée en Suisse. L’Office a conclu que de petites quantités d’antimoine migrant du PET vers de l’eau en bouteille, mais que le risque pour la santé des faibles concentrations en résultant est négligeable (1 % de la « dose journalière tolérable » telle que fixée par l’OMS). Trois ans plus tard, une autre étude (2006), plus largement médiatisée a confirmé des quantités similaires d'antimoine dans l'eau des bouteilles en PET au Canada et en Europe[23]. L'OMS a publié une évaluation des risques liés à l'antimoine dans l'eau de boisson[22].

En 2010, des concentrés de jus de fruits (pour lesquels aucune directive n'a été établie) produits et mis en bouteille en PET au Royaume-Uni, contenaient jusqu'à 44,7 µg/L d'antimoine, bien au-dessus (près de neuf fois plus) que les limites fixées par l'UE pour l'eau du robinet de 5 µg/L, à titre de comparaison[24],[25].

Biodégradation

Une espèce de bactérie (classée dans le genre Nocardia) est connue comme pouvant biodégrader le PET, grâce à une enzyme (estérase)[26].

Des chercheurs japonais ont isolé une bactérie, Ideonella sakaiensis, qui possède deux enzymes capables de décomposer le PET en fragments plus petits, fragments que la bactérie peut ensuite digérer. Une colonie d'I. Sakaiensis peut désintégrer un fin film plastique de PET en six semaines environ[27],[28].

Commerce

En 2014, la France était nette importatrice de PET, avec une moyenne d'import mensuelle de 27 000 t, contre des exportations s'élevant à 1 800 t. La même année, le prix moyen du PET construit à partir des données des douanes françaises était de 1 100 €/t[29].

En 2003, dans les commerces suisses, huit bouteilles sur dix étaient en PET[30]. En 2011, cela représente 1,2 milliard de bouteilles en PET mises sur le marché[réf. nécessaire].

Recyclage

La Suisse est leader mondial en matière de recyclage des bouteilles en PET. En 2010, plus de 80 % d'entre elles retournent à la fabrique après usage[30], contre 94 % pour le verre et 91 % pour les canettes en aluminium[31], ce qui représente 700 millions de bouteilles récupérées par an[30].

Notes et références

  1. ↑ (en) Charles E. Wilkes, James W. Summers, Charles Anthony Daniels et Mark T. Berard, PVC Handbook, Munich, Hanser Verlag, , 1re éd. (ISBN 978-1-56990-379-7, LCCN 2005013540, lire en ligne)
  2. ↑ (en) Yves Gnanou et Michel Fontanille, Organic and Physical Chemistry of Polymers, John Wiley & Sons, , 617 p. (ISBN 978-0-471-72543-5), p. 17
  3. ↑ (en) Leslie Howard Sperling, Introduction to Physical Polymer Science, Hoboken, New Jersey, Wiley, , 845 p. (ISBN 978-0-471-70606-9), p. 75
  4. ↑ a b et c (en) J. G. Speight et Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, , 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807 et 2.758
  5. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, , 90e éd., 2804 p., relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
  6. ↑ Terminologie de la nomenclature officielle. Source : Marc Carrega, op. cit., p. 221, 224. Voir aussi la nomenclature dans l'article Polymère.
  7. ↑ a et b Leonard Sax, « Polyethylene Terephthalate May Yield Endocrine Disruptors », Environmental Health Perspectives, vol. 118,‎ , p. 445–448 (ISSN 0091-6765, PMID 20368129, PMCID 2854718, DOI 10.1289/ehp.0901253, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ Patricia A. Enneking, « Phthalates Not in Plastic Food Packaging », Environmental Health Perspectives, vol. 114,‎ , A89–A90 (ISSN 0091-6765, PMID 16451843, PMCID 1367856, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ « PET » [PDF], sur strid.ch, 2006.
  10. ↑ a et b J.-P. Trotignon et al., op. cit., p. 75.
  11. ↑ « Caractéristiques physico-chimiques des polymères et leurs températures de mise en forme - L'influence sur la température de fusion », projet, sur Calaméo.
  12. ↑ Le Figaro.fr, Faut-il bannir les bouteilles d'eau en plastique ? « Copie archivée » (version du sur Internet Archive), 21 avril 2009 (consulté le 11 janvier 2013).
  13. ↑ Avis de l'Institut fédéral allemand d'évaluation des Risques (BfR) [PDF]
  14. ↑ Jean-François Narbonne, « Résumé des commentaires sur la publication Wagner Oehlmann parue dans Environ. Sci. Pollut. Res. 2009 » [PDF]
  15. ↑ Commission européenne, directive 92/32, annexe VI, 30 avril 1992
  16. ↑ Commission européenne, décision 815, 1999
  17. ↑ Commission européenne, directive 84, 14 décembre 2005
  18. ↑ R. Causse et T. Sirdey, Recommandations portant sur les phtalates dans les dispositifs médicaux [PDF], Afssaps, département DEDIM, mars 2009.
  19. ↑ « Analyse de risque - Antimoine dans les denrées alimentaires et repas de commodité conditionnés en barquettes de PET », sur blv.admin.ch, (consulté le ).
  20. ↑ Cheng X et al. (2010), Assessment of metal contaminations leaching out from recycling plastic bottles upon treatments, Environmental science and pollution research international, 17 (7), 1323–30, DOI 10.1007/s11356-010-0312-4, PMID 20309737.
  21. ↑ EPA (2003), Consumer Factsheet on: Antimony, EPA archive, 2003-06-23
  22. ↑ a et b Guidelines for drinking – water quality, who.int
  23. ↑ Shotyk William et al. (2006), Contamination of Canadian and European bottled waters with antimony from PET containers, Journal of Environmental Monitoring, 8 (2), 288–92, DOI 10.1039/b517844b, PMID 16470261.
  24. ↑ Hansen, Claus et al. (2010), Elevated antimony concentrations in commercial juices, Journal of Environmental Monitoring, 12 (4), 822–4, DOI 10.1039/b926551a, PMID 20383361.
  25. ↑ Borland, Sophie (1er mars 2010), Fruit juice cancer warning as scientists find harmful chemical in 16 drinks, Daily Mail.
  26. ↑ Sharon Chetna et Sharon Madhuri (2012), Studies on Biodegradation of Polyethylene terephthalate: A synthetic polymer [PDF], Journal of Microbiology and Biotechnology Research, 2 (2), 248–257 (résumé).
  27. ↑ Yoshida, S. ; Hiraga, K. ; Takehana, T. ; Taniguchi, I. ; Yamaji, H. ; Maeda, Y. ; Toyohara, K. ; Miyamoto, K. ; Kimura, Y. et Oda, K. (11 mars 2016), A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate), Science, 351 (6278), 1196, DOI 10.1126/science.aad6359, PMID 26965627.
  28. ↑ Could a new plastic-eating bacteria help combat this pollution scourge?, The Guardian, 10 mars 2016 (consulté le 11 mars 2016).
  29. ↑ « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=39076020 (consulté le )
  30. ↑ a b et c « Le recyclage de PET, une spécialité suisse », Swissinfo, (consulté le )
  31. ↑ « Les Suisses, as du recyclage du PET et du verre », RTS Info, (consulté le )

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

v · m
Voir aussi :
v · m
Polymères et dérivés
Généralités
Caractéristiques
Étude
Chimie macromoléculaire
Polymérisation
Composition et architecture
Propriétés spécifiques
Applications
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